（一）高强钢裂纹扩展性能预测与评价研究
报告时间：2023年05月21日(周日) 09:30-10:30
报告地点：机械馆J3报告厅
报告人：张鹏
报告人简介：
张鹏，中国科学院金属研究所研究员。主要从事“金属材料疲劳断裂性能预测与优化”的研究工作，立足疲劳基础理论研究，以解决关键工程构件服役可靠性问题为目标。相关研究成果在Science、Prog. Mater. Sci.、Nat. Commun.、Acta. Mater.(18篇)等期刊发表SCI论文130篇，总被引用4000余次，单篇最高引用700余次。入选中国科学院青年创新促进会会员、兴辽英才创新团队、王宽诚率先人才计划“卢嘉锡国际团队”，被聘为中国材料研究学会疲劳分会理事会理事、《金属学报》青年编委。
报告内容简介：
自Griffith理论提出以来，微裂纹和宏观缺陷被视为引起材料断裂的重要因素，因此裂纹扩展行为备受关注。断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率被认为是衡量材料在静载荷和循环载荷下抵抗裂纹扩展的重要指标，也是保障构件安全服役的关键参量。然而，目前对于如何有效评价、预测和优化这两种性能，仍存在诸多不足。本报告将针对以下两个问题进行介绍：
一、如何在尺寸受限的样品中准确评价断裂韧性？
本报告将介绍四种不同的评价方法：（1）从微观机制出发，揭示断口微观特征与断裂韧性的定量关系，从而实现通过断口观察预测断裂韧性，并指导优化高强钢韧性的思路；（2）基于断裂韧性样品的尺寸效应研究，发展通过系列小尺寸样品预测断裂韧性的方法；（3）从断裂能量入手，首先通过改变冲击与断裂韧性测试样品尺寸，建立了其断裂过程中正断与剪切断裂能量的平衡关系。进而发展剪切唇饱和尺寸与断裂韧性的关系，建立宏观断口预测断裂韧性的方法；（4）考虑冲击断裂过程通常由裂纹萌生与扩展两部分组成，这与断裂韧性以扩展为主有所不同，因此，两种剪切唇尺寸间呈线性关系。基于上述研究，成功建立断裂韧性、冲击韧性与拉伸强度间的定量关系。从而实现易于测试的拉伸强度与冲击韧性快速预测断裂韧性。
二、如何通过强韧性能够快速预测材料的疲劳裂纹扩展速率？
传统的Paris公式常用于预测疲劳裂纹扩展速率，但不具备物理意义的参数限制了其在疲劳实验前进行预测，只能在实验结果上进行描述，因此限制了其在疲劳裂纹扩展性能预测和优化方面的应用。本报告基于对不同载荷下断裂机制的理解，在Paris公式中引入强度和韧性参量，从而实现通过强韧性能够预测材料的疲劳裂纹扩展速率，并基于这一方法开发了等裂纹扩展速率图，成功实现了高强钢疲劳裂纹扩展性能的优化。
（二）先进贝氏体钢高周/超高周疲劳裂纹萌生机制
报告时间：2023年5月21日(周日) 10:30-11:30
报告地点：机械馆J3报告厅
报告人：高古辉
报告人简介：
高古辉，北京交通大学副研究员，博士生导师，长期从事先进钢铁材料的基础研究，主要研究方向包括：贝氏体相变及组织调控，钢的超高周疲劳、摩擦磨损行为研究，贝氏体钢的工程应用。近年来，主持国家自然科学基金，国家重点研发计划课题、任务等多项国家级科研项目。在Acta Mater.、Scr. Mater.、J Mater. Sci. Tech.等知名学术期刊上发表学术论文50余篇，H因子21；授权国家发明专利14项；在“中国钢铁年会”等国内外学术会议上做邀请报告和分会报告10余次。获2018年中国冶金科技进步二等奖（3/10）、2022年河北省技术发明三等奖（2/6）、2022年詹天佑铁道科学技术专项奖、“Journal of Materials Science & Technology优秀论文奖”、2019年北京交通大学优秀青年教师等奖励荣誉。
报告内容简介：
先进贝氏体钢具有优异的强韧性、耐磨性和抗疲劳的性能，是铁路钢轨、车轮、轴承和齿轮等零部件的重要候选材料。先进贝氏体钢的显微组织一般包括贝氏体铁素体、残余奥氏体和适量马氏体，研究表明，先进贝氏体钢具有与传统马氏体高强钢显著不同的高周/超高周疲劳裂纹萌生行为，内部组织疲劳裂纹萌生（也被称为“非夹杂物起裂”）成为先进贝氏体钢在高周/超高周疲劳阶段重要的裂纹萌生方式。然后，目前对于复相组织在超高周疲劳阶段的响应行为以及内部组织疲劳裂纹萌生的微观机理还不完全清楚。本文采用多尺度表征技术，基于疲劳裂纹萌生特征区参量的力学分析、特征区显微组织局部演变精细表征、相变热力学和晶体学分析，初步探讨了先进贝氏体钢在高周/超高周疲劳阶段内部组织疲劳裂纹萌生的微观机理。发现，贝氏体钢中“非夹杂物起裂”可能存在的4种情形，包括2种沿晶起裂及2种穿晶起裂的情形，但“非夹杂物起裂”并非单一情形的机制，而是多种情形的竞争或耦合，这取决于钢中显微组织的特征。同时，在特征区发现了不连续细晶区，细晶的形成是由于局部塑性变形引起贝氏体铁素体板条的碎片化或由于滑移带与原奥氏体晶界的反复相互作用而形成的局部连续动态再结晶。此外，本文还讨论了残余奥氏体在疲劳裂纹萌生过程中的作用机理。
机械工程学院
2023年5月18日
